磁致旋光效应实验的改进

针对目前高校开设的磁致旋光效应实验中存在的不足,将相关实验公式进一步推导,得到同种旋光玻璃的费尔德常数和入射光波波长的数学关系,并将其扩充到实验中,使得该实验项目在内容设计上更加饱满、严谨和完善。

磁致旋光效应测量透明液体浓度的装置设计

利用磁致旋光效应设计了一种透明液体浓度的测量装置。该装置引入可精准旋转检偏器,在消光位置附近测量透射光强,通过数据拟合精确确定消光位置,从而提高了测量分辨率。通过测量不同质量分数的NaCl溶液浓度,分辨率在1.08%以内;同时,引入反射腔实现了低磁场强度下NaCl溶液的测定浓度,分辨率可提高到0.28%。该装置融合光学、电磁学等知识,能够应用于大学生物理实验教学。

磁致旋光效应与应用

磁致旋光效应是通过施加外部磁场,使得原本各向同性的介质获得旋光性的现象。本文从两个角度分析了磁致旋光效应的成因,并利用电动力学成功推导出实验现象中展示出的规律。首先通过光的波动性分析了旋光现象的本质,然后着手于电子在施加了外部磁场的各向同性的介质中的运动规律,探索电子运动服从的规律;通过理论推导得出简单的相对介电张量的表达式,之后根据频域下的麦克斯韦方程组解出简化解。该方法巧妙地避开了复杂的推导过程,通过基础的物理定律推导出了旋光物质的本征态,并介绍了磁致旋光效应在测量糖溶液浓度方面的应用。

纵向磁场下铁磁流体磁致旋光效应的互易性

为应用铁磁流体磁致旋光特性于光电式电流/磁场测量领域进行了相关特性的研究。通过测量在纵向磁场作用下的透射光强,发现铁磁流体与磁光玻璃不同即磁场方向逆转并不会引起铁磁流体对于偏振光旋转方向的变化。利用此特性设计了一种双反光路的电流/磁场测量系统,可以提高测量系统的抗干扰能力并降低光源功率波动带来的测量误差。电磁理论分析表明,铁磁流体旋光效应具有互易性的本质原因在于介电张量的非对角项具有反对称性,nm磁性颗粒在外加磁场作用下其磁化矢量具有较小的弛豫时间,能够在极短时间内跟随外加磁场的逆转而发生定向磁化。该研究结果与"人工磁光材料均具有非互易性"的传统认识不同,有助于对铁磁流体磁致旋光效应的理解和应用。

法拉第磁致旋光效应及应用

本文简介了法拉第磁致旋光效应的物理学基础 ,以及由此原理研制的在自动化工程中常用的两种器件 :磁光调制器、磁光隔离器 .

铁磁流体互易性磁致旋光效应的传输特性及数值模拟

对水基铁磁流体在外加磁场作用下的磁致旋光效应的传输特性进行实验和数值模拟研究。在构建铁磁流体纵向磁光效应测试平台的基础上,对铁磁流体在恒定磁场、单个脉冲磁场以及连续方波脉冲磁场作用下的磁致旋光效应进行了研究。结果表明,铁磁流体对偏振光振动方向的旋转与纵向调制磁场的方向无关;铁磁流体对于快脉冲磁场的响应是一个双指数弛豫过程。基于定常系统脉冲响应法的卷积定理,推导出铁磁流体磁致旋光效应的传输函数模型。通过数值模拟的方法对该传输函数进行了模拟,并与实验结果比较验证了传输函数的正确性。

磁致旋光效应的发现

介绍了莫里奇尼和赫谢耳探索磁和光相互作用方面的工作,回顾了法拉第发现磁致旋光效应的历程;分析了法拉第捕捉科学前沿与哲学思考相结合的研究特点,以及法拉第在研究工作中的顽强毅力与创新精神.

磁致旋光效应在测量脉冲大电流中的应用

本文提出一种利用磁致旋光效应(法拉第效应)测量脉冲大电流的方法。这是一种是实时、在线、非接触测量大电流方法。利用本文提出的方法,可检测到雷电引起的输电线路的瞬间脉冲大电流。该方法采用的磁质旋光效应介质(三氯化铁)安全无毒,采用的激光光源(半导体激光器)输出光强稳定,价格低廉,使用寿命长(约10000小时)。这是一种值得推广的测量脉冲大电流方法。

用磁致旋光效应估测二维磁场分布

为了克服现有测量磁场方法只能单点测量的局限性,基于法拉第磁光效应原理,提出利用磁致旋光估测磁场的方法,提高了磁场测量的效率,获得了磁场的直观分布.建立磁致旋光估测磁场的实验装置,测量了永磁体的磁场,用CCD采集了偏振光通过磁场的图像,通过程序处理可获得磁铁产生的局部磁场二维分布图,并可求得二维分布图上任意点的磁感应强度.

磁光玻璃磁致旋光效应的研究

介绍磁致旋光效应和磁光玻璃磁致旋光效应的机理。对ZF1、ZF6磁光玻璃的磁致旋光效应分别进行了实验研究,给出偏振面旋转角与磁感应强度的关系,计算出波长不变情况下不同磁感应强度的费尔德常数。对实验数据进行了处理,并与理论预期值进行了比较,发现理论值与实验结果符合得较好。

基于磁致旋光效应的光电装备隐身技术

针对目前激光主动探测技术对军队光电装备造成的探测威胁,在不改变光电装备光学结构以及有限牺牲光电装备光学性能的前提下,实现其猫眼光学窗口的"隐身"。首先,基于磁致旋光晶体的法拉第效应,设计了加载于光电装备光学窗口前端的隐身装置。然后通过数值仿真和实验方法,从磁光晶体的性能、隐身装置消光比、隐身装置对像质的影响三个方面对该设计的可行性进行了分析。仿真及其实验结果表明:当磁光晶体能实现良好的消光效果,且加装隐身装置的光学窗口对像质影响很小。基于磁致旋光效应的隐身设计能够满足战场环境对军用装备的性能要求,且其消光比和对像质的影响程度能使光电装备在不影响正常工作的前提下有效实现隐身。

磁致旋光效应测量脉冲大电流技术分析

通过分析磁致旋光效应,提出了利用磁致旋光效应对脉冲大电流进行测量的理论依据,列举了3种典型测量系统的光路设计.经分析,其中四光路系统是一种比较成熟的设计方案,它既没有直流和交流分量分离带来的误差,也没有偏转角正弦函数单调区间的限制,而且扩大了电流的测量范围,其应用前景广阔.

磁致旋光效应的电动力学解释

磁致旋光效应是对各向同性的介质施加外磁场,从而使其获得旋光性质的现象.本文将光视为电磁波,采用电动力学的方法,从施加外磁场的各向同性介质中的电子运动方程入手,分析磁场带来的变化,进而得到相对介电张量,之后结合麦克斯韦方程组解出本征态.该方法只需利用简洁的电动力学知识,便可以严格地导出磁致旋光体系的本征态必为右旋和左旋偏振态.相比传统方法,此推导能够使相关学习者更清晰地从本征值问题的角度理解磁致旋光效应的来源.

基于磁致旋光效应的双路MOEMS加速度传感方法

基于磁致旋光效应的加速度传感机理,提出了一种双路加速度传感方法。通过设置双路磁光晶体,利用其中一路磁光晶体敏感加速度信号引起的磁致旋光效应,另一路磁光晶体敏感外界的磁、热噪声并作为参考信号,通过对双路信号的同步差分检测,以去除外界磁、热噪声对磁光晶体的干扰。实验结果表明,基于磁致旋光效应的双路微光电子机械系统(MOEMS)加速度传感方法的灵敏度为314.3 mV/g,噪声谱密度为■,零偏不稳定性为29.1μg,表现出了较高的传感性能。相较于单路系统,双路差分检测有效去除了外界磁、热噪声的影响,提高了加速度传感的检测精度及应用范围。

微机在磁致旋光效应教学中的应用

运用计算机辅助教学的方法，编写了“法拉第磁致旋光效应演示程序—ＦＡＲＡＫＡＹ．ＰＡＳ”，介绍了该程序设计原理、设计思想以及在教学中的应用，该程序能动态地在微机屏幕上显示出线偏振光通过处于交变磁场中的磁光材料后其振动画面发生旋转现象的全过程，使平常无法观察到的旋光现象和倍频现象在计算机幕上生动，形象、动态地呈现出来。

不均匀磁场的Faraday旋光效应研究

为解决不均匀磁场中磁光效应特性在数学上难以准确刻画的问题,该文建立感应不均匀介质的琼斯矩阵模型,并据此研究感应不均匀介质特性和不均匀磁场的Faraday旋光效应。研究发现,不均匀磁场和应力场共同作用下致使旋光介质感应角不守恒,感应不均匀介质琼斯矩阵级联形式是复非对角元酉矩阵,可通过本征变换为基于介质感应角、介质不均匀角和整体相移差为整体物理量的无冗余的三元解析式。建立不均匀磁场的Faraday旋光效应的光强测量模型并进行数值仿真与实验验证。与均匀磁场情形相比,不均匀磁场对琼斯矩阵、输出光强均有明显影响:琼斯矩阵出现了介质不均匀角,光强公式出现了不均匀系数。论证实际测量磁场是关于光程磁场的加权积分磁场,对提高光学电流互感器精准测量的实际应用具有参考价值。

法拉第磁致旋光效应

线偏振光通过放在磁场中的物质时，电场矢量的振动方向将发生旋转，旋转的角度与磁场强度成线性关系，这种效应称为法拉第磁致旋光效应。

磁旋光成像地球磁场测量方法

提出了磁旋光成像地球磁场测量方法.利用地球表面反射的太阳光的偏振特性以及地球大气层的磁致旋光效应,可在卫星上利用光学系统对地球磁场进行探测.从原理上讲,这一方法具有三维成像能力,可直接获取地球磁场的空间结构图样,其测量速度很高,可在很短时间内完成全球测量任务,同时其测量无盲点,无畸变.文中介绍了这一地磁场测量方法的原理,并对其中的关键问题进行了讨论.

焊接缺陷磁光成像三维轮廓重构识别

对焊件表面及亚表面缺陷进行无损检测是保证焊接产品质量的关键。提出了一种基于法拉第磁致旋光效应的磁光成像焊接缺陷三维重构方法,实现焊接缺陷形状和大小的识别。基于磁光成像原理分析漏磁场磁感应强度与磁光成像的对应关系,以脉冲激光焊接凹坑(3 mm×0.3 mm×0.25 mm)为研究对象,建立焊接凹坑缺陷三维有限元磁场仿真模型,探索漏磁场磁感应强度分布规律。通过图像数字化技术及磁光成像像素值的分布规律,提取缺陷的二维轮廓信息,并设计梯度-偏差算法构建深度信息,最终获得焊接缺陷的三维轮廓。实验结果表明:缺陷处距离中心点越远磁场应强度越大,场强变化梯度越大处越接近Y轴方向中心点。与共聚焦显微镜获取的缺陷轮廓信息对比,凹坑最大深度均在150~200μm之间,平均深度及深度中位数相差较小,分别为0.1,2μm。磁光成像检测技术具有较高的识别精度,可实现对焊接缺陷的三维轮廓重构。